A. JUDUL
“PERENCANAAN VENTILASI TAMBANG BAWAH TANAH
MENGGUNAKAN SOFTWARE KAZEMARU DI PT.TAHITI COAL”
B. LATAR BELAKANG MASALAH
Sebagai negara yang berkembang, Indonesia terus berusaha
meningkatkan pembangunan disegala bidang dengan tujuan pembangunan
nasional yaitu untuk mensejahterakan masyarakat. Untuk melaksanakan
kegiatan pembangunannya, Indonesia dianugerahi oleh Tuhan Yang Maha
Esa modal yang sangat berharga, baik dari segi jumlah penduduk maupun
dari segi sumberdaya alam yang banyak terkandung di dalamnya.
Pada saat ini perkembangan industri semakin pesat, diikuti dengan
kebutuhan bahan bakar yang semakin tinggi. Untuk memenuhi kebutuhan
bahan bakar tersebut manusia terus menggali sumberdaya alam yang ada pada
lapisan bumi, yang dimanfaatkan untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Salah satu sumberdaya alam yang dapat dimanfaatkan saat ini adalah
batubara. Batubara merupakan sumber daya alam dengan jumlah cadangan
yang memadai serta cukup berpotensial untuk dikembangkan di Indonesia.
Batubara berasal dari proses pembusukan kayu dan tumbuh-tumbuhan oleh
bakteri, proses ini dipengaruhi oleh peredaran air, tempratur, dan keasaman
yang terendapkan pada lingkungan geologi dalam suatu cekungan endapan
(basin), tertutup lapisan lain non organik sehingga dalam waktu yang sangat
lama menjadi batubara. Batubara merupakan bahan galian golongan A, yaitu
bahan galian yang strategis bagi negara secara teoritis.
Dengan meningkatnya kebutuhan terhadap batubara, maka PT. Tahiti
Coal sebagai salah satu perusahaan yang bergerak dibidang jasa
pertambangan umum ikut terdorong untuk mengoptimalkan penggalian
batubara yang ada. Khususnya di daerah Desa Sijantang Kecamatan Kalawi,
Kota Sawahlunto, Propinsi Sumatera Barat.
Dalam perkembangan penambangan di Indonesia, khususnya batubara
dapat dilakukan dengan sistem tambang terbuka (surface mining) dan sistem
tambang bawah tanah (underground mining). Dilakukannya penambangan
batubara secara terbuka apabila cadangan batubara itu mempunyai nilai
ekonomis, stripping ratio yang relatif kecil dan cadangan tidak berada jauh
dari permukaan, begitu pula sebaliknya tambang bawah tanah dilakukan
penambangannya apabila cadangan batubara itu mempunyai stripping ratio
yang relatif besar dan cadangan batubara berada jauh dari permukaan dan
tidak layak secara teknis dan ekonomis untuk dilakukan penambangan secara
tambang terbuka. PT.Tahiti Coal pada awalnya menggunakan sistem tambang
tebuka, tetapi seiring dengan kemajuan tambang, cadangan batubara yang ada
sudah tidak ekonomis lagi jika ditambang dengan metode tambang terbuka
(surface mining) maka kegiatan penambangan dilakukan dengan metode
tambang bawah tanah (underground mining).
Pada kegiatan penambangan bawah tanah, sistem ventilasi merupakan
hal yang penting karena pada tambang bawah tanah berbeda dengan tambang
terbuka yang keberadaan udaranya terbatas. Di dalam tambang bawah tanah
udara yang ada sangat terbatas serta didukung sirkulasi dan aktivitas
pertambangan yang menyebabkan debu sehingga sangat penting adanya
ventilasi dalam tambang bawah tanah.
Apabila tidak ada ventilasi dalam tambang bawah tanah maka
kemungkinan besar para pekerja akan susah bernafas dan yang terburuk bisa
menyebabkan kematian. Dengan adanya ventilasi dalam tambang bawah
tanah maka para pekerja akan nyaman serta menerima udara yang baik ketika
bekerja.
Meskipun tidak memberikan kontribusi langsung ke tahap operasi
produksi, sistem ventlasi yang kurang tepat seringkali akan menyebabkan
efisiensi yang lebih rendah dan produktivitas pekerja menurun dan tingkat
kecelakaan meningkat.
Sistem ventilasi merupakan metode aplikasi dari prinsip fluida
dinamik (dalam hal ini udara) terhadap laju udara pada bukaan tambang
bawah tanah. Sistem ventilasi ini diperlukan tidak hanya untuk memberikan
asupan udara bersih bagi pekerja tambang tapi juga bagi alat-alat mekanis di
lokasi tersebut. Pada dasarnya, sistem ventilasi tambang bawah tanah
memiliki beberapa fungsi umum, yaitu :
a. sebagai kontrol kualitas dan kuantitas udara, yaitu menyediakan dan
mengalirkan udara segar ke dalam tambang untuk kebutuhan pernafasan
pekerja dan proses lain yang ada di dalamnya.
b. Melarutkan dan membuang gas-gas pengotor hingga mencapai kondisi
balance (equilibrium) terutama setelah aktivitas peledakan dan
memenuhi syarat bagi aktivitas penambangan.
c. Menyingkirkan debu dan partikuler hingga berada di bawah nilai ambang
batas (NAB) dan aman untuk melaksanakan aktivitas tambang.
d. Mengatur (adjustment) temperatur, kelembaban di dalam tambang
sehingga memberikan kondisi yang nyaman untuk bekerja.
Pada tambang bawah tanah sistem ventilasi sangat berperan penting
guna memenuhi kebutuhan pernapasan manusia (pekerja) dan juga untuk
menetralkan gas-gas beracun, mengurangi konsentrasi debu yang berada di
dalam udara tambang dan untuk mengatur temperatur udara tambang
sehingga akan tercipta kondisi kerja yang aman dan nyaman. Konsentrasi
debu yang tinggi akan membahayakan kesehatan pekerja tambang. Selain itu,
panas dan kelembaban yang tinggi pada tambang bawah tanah akan
mengurangi efisiensi kerja para pekerja tambang.
Pada suatu tambang batubara bawah tanah (underground mine), dapat
diasumsikan terjadi berbagai jenis kecelakan seperti ledakan gas dan debu
batubara yang mana penyebabnya adalah keberadaan gas metan yang
mencapai batas ledakan. Ditambah dengan minimnya pengontrolan sistem
ventilasi sehingga keberadaan gas metan dan debu batubara tidak dapat
dikeluarkan secara maksimal.
Pada tambang batubara bawah tanah yang paling penting ditinjau dari
segi keselamatan adalah bagaimana mengencerkan dan menyingkirkan gas
metan yang timbul dari lapisan batubara dengan sistem ventilasi serta
bagaimana mengontrol kualitas dan kuantitas udara ventilasi sehingga
kebutuhan akan udara segar untuk kelangsungan kegiatan penambangan dapat
terpenuhi.
Kazemaru merupakan salah satu software yang digunakan untuk
mensimulasikan sistem jaringan ventilasi udara. Sistem analisa ventilasi udara
Kazemaru adalah sistem komprehensif yang telah dikembangkan agar
pekerjaan analisa jaringan ventilasi udara dapat dikerjakan oleh siapapun dan
dapat dilaksanakan dengan mudah. Dengan menggunakan software kazemaru
kita dapat menampilkan gambar jaringan ventilasi secara 2D dan 3D dan juga
software Kazemaru memiliki fungsi sebagai database, sehingga
memungkinkan untuk melakukan pengecekan data, perbandingan hasil, dan
pencarian data. Selain itu jika suatu saat ada perubahan perencanaan tambang
kita juga dapat dengan mudah melakukan perubahan perencanaan jaringan
ventilasi karena data yang telah tersimpan sebagai database dapat dengan
mudah di analisa ulang.
Mengingat pentingnya sistem ventilasi di dalam sebuah tambang
bawah tanah dan mempertimbangkan kelebihan yang dimiliki software
kazemaru maka penulis tertarik untuk mengambil judul “Perencanaan
Ventilasi Tambang Bawah Tanah Menggunakan Software Kazemaru Di
PT. Tahiti Coal”
C. IDENTIFIKASI MASALAH
Dari latar belakang masalah di atas dapat diidentifikasi masalahnya
sebagai berikut:
1. Belum adanya perencanaan sistem ventilasi pada tambang bawah tanah
PT. Tahiti Coal
2. Adanya gas berbahaya pada tambang bawah tanah dapat membahayakan
kesehatan pekerja tambang.
3. Panas dan kelembaban yang tinggi di lokasi tambang bawah tanah serta
kurangnya suply udara ke lokasi tambang dapat menurunkan efisiensi
kerja dan memicu kecelakaan kerja.
4. Banyaknya debu batubara yang beterbangan pada tambang bawah tanah
dapat membahayakan kesehatan pekerja tambang dan dapat memicu
swabakar.
D. BATASAN MASALAH
Berdasarkan identifikasi masalah diatas agar penelitian ini dapat
dilakukan secara terstruktur, terorganisir dan mencapai sasarannya, maka
dalam penelitian ini perlu adanya batasan masalah, batasan masalah pada
penelitian ini antara lain:
1. Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan sistem ventilasi pada
kegiatan penambangan bawah tanah PT. Tahiti Coal dengan
menggunakan software Kazemaru.
2. Penelitian ini dibuat untuk merencanakan kebutuhan ventilasi pada
lorong tambang di PT. Tahiti Coal.
E. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah yang telah
diuraikan di atas maka untuk lebih terarah penelitian ini, penulis merumuskan
permasalahan ditinjau dari beberapa aspek diantaranya :
1. Bagaimana kondisi udara dan gas gas pada tambang bawah tanah
PT. Tahiti Coal?
2. Berapa jumlah udara yang harus dialirkan untuk keperluan operasional
penambangan pada tambang bawah tanah PT. Tahiti Coal?
3. Bagaimana gambaran sistem ventilasi tambang bawah tanah PT. Tahiti
Coal?.
F. TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui kualitas udara dalam lorong tambang PT. Tahiti Coal
2. Mengetahui kuantitas udara segar yang dibutuhkan karyawan PT. Tahiti
Coal di dalam tambang bawah tanah.
3. Mendapatkan gambaran sistem ventilasi tambang bawah tanah PT. Tahiti
Coal menggunakan sotware Kazemaru.
G. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem ventilasi adalah salah satu yang di pergunakan dalam tambang
bawah tanah, Oleh karena itu sangatlah perlu di perhatikankondisi maupun
perawatan. Untuk memperoleh informasi yang terincimengenai kuantitas dan
kualitas udara tambang bawah tanah padasistem jaringan ventilasi, maka
perlu dilakukan perencanaan sistem ventilasi dan pemeriksaan terhadap
sistem ventilasi yang ada, yaitu mengadakan pengukuran dan pengamatan
terhadap ventilasi, sehingga dapat diketahui arah aliranatau sirkulasi udara,
kuantitas udara yang memenuhi persyaratan yangberlaku.
Pada pengaturan aliran udara dalam ventilasi tambang bawah tanah,
berlaku hukum alam bahwa:
a. Udara akan mengalir dari suhu rendah ke tinggi, dari tekanan tinggike
rendah
b. Udara akan lebih banyak mengalir pada jalur ventilasi denganresistansi
yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur denganresistansi yang besar.
c. Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu diikuti dalamperhitungan
dalam ventilasi tambang.
Ventilasi tambang mempunyai tujuan umum yang bisa menjadi salah
satu acuan dari suatu standar udara tambang bawah tanah,diantaranya :
1. Memberikan udara segar / oksigen (O2) untuk aktifitas
dalamtambang.Melarutkan gas-gas beracun dan berbahaya.
2. Menurunkan tempertur sampai pada temperatur yang nyamanuntuk
bekerja.
3. Menyingkirkan atau menghisap debu di dalam tambang bawah
1. Pengendalian Kualitas Udara Tambang
a. Perhitungan Keperluan Udara Segar
Jenis kegiatan manusia dapat dibedakan atas (Hartman, 1982,
“materi Ventilasi Tambang”, Balai Diklat TBT, 2002, halaman 3) :
1) Dalam keadaan istirahat
2) Dalam kegiatan kerja moderat, misalnya kerja kantor
3) Dalam kegiatan kerja keras, misalnya olahraga atau kerja tambang.
Laju pernafasan per menit didefinisikan sebagai banyaknya
udara dihirup dan dihembuskan per satuan waktu satu menit. Pada
manusia yang bekerja keras, angka bagi pernafasan ini (respiratori
quotient) sama dengan satu, yang berati bahwa jumlah CO2 yang
dihembuskan sama dengan jumlah O2 yang dihirup pada pernafasannya.
Gambaran mengenai keperluan oksigen pada pernafasan pada tiga jenis
kegiatan manusia secara umum dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1. Keperluan Oksigen untuk Pernafasan Manusia Berdasarkan
Jenis Kegiatan (Hartman, 1982)
Kegiatan Kerja
Laju Pernafasan Per Menit
Udara Terhirup Per Menit dalam in3/ menit (10-4
m3/detik)
Oksigen Terkonsumsi
cfm (10-5
m3/detik)
Angka Bagi Pernafasan (respiratori
quoient)Istirahat 12 – 18 300-800 (0,82-
2,18)0,01 (0,47) 0,75
Kerja Moderat
30 2800-3600 (7,64-9,83)
0,07 (3,3) 0,9
Kerja Keras
40 6000 (16,4) 0,10 (4,7) 1,0
Sumber: Materi Ventilasi Tambang Balai Diklat TBT
Ada dua cara perhitungan untuk menentukan jumlah udara yang
diperlukan perorang untuk pernafasan (Hartman,1982 “Materi Ventilasi
Tambang”, Balai Diklat TBT, 2002, halaman 3), yaitu :
1) Atas dasar kebutuhan O2 minimum, yaitu 19,5 %
Pada pernafasan, jumlah oksigen akan berkurang sebanyak 0,1 cfm,
sehingga akan dihasilkan persamaan untuk jumlah oksigen sebagai
berikut :
0,21 Q – 0,1 = 0,195 Q
(kandungan oksigen) – (jumlah oksigen pernafasan) = (kandungan
oksigen minimum untuk udara pernafasan).
2) Atas dasar kandungan CO2 maksimum, yaitu 0,5 %
0,0003 Q + 0,1 = 0,005 Q
(kandungan CO2 dalam udara normal) – (jumlah CO2 hasil
pernafasan) = (kandungan CO2 maksimum dalam udara).
b. Temperatur Effektif
Agar seseorang dapat bekerja dengan nyaman di lingkungan
udara dengan kelembaban relatif 80 % diperlukan perbedaan td - tw
sebesar 50F (2,80C).
Effisiensi kerja seseorang bergantung langsung kepada
temperatur ambient dan akan berkurang / menurun bila temperaturnya
berada diluar rentan 68 – 72 0F. Hubungan antara efisiensi kerja dengan
temperatur efektif dapat dilihat pada gambar berikut.
Sumber : Materi Peranginan dan Ventilasi Tambang2002, halaman 30Gambar 1. Hubungan Antara Efisiensi Kerja dan Temperatur
Efektif
c. Standar Kualitas Udara Tambang Bawah Tanah
Komposisi Udara segar normal yang dialirkan pada ventilasi
tambang terdiri dari Nitrogen, Oksigen, Karbondioksida, Argon dan
Gas-gas lain seperti terlihat pada tabel berikut (Howard L. Hartman,
Jan M. Mutmansky,Raja V. Ramani,Y. J. Wang, Mine Ventilation and
Air Conditioning, 1997, halaman 12):
Tabel 2. Komposisi Udara Segar (Bolz and Tuve,1973)
Unsur Persen Volume (%) Persen Berat (%)Nitrogen (N2) 78,09 75,53Oksigen (O2) 20,95 23,14
Karbondioksida (CO2) 0,03 0,046Argon (Ar) dll 0,93 1,284
1) Kandungan Oksigen Dalam Udara
Dalam udara normal, kandungan oksigen adalah 21 % dan
udara dianggap layak untuk suatu pernafasan apabila kandungan
oksigen tidak boleh kurang dari 19,5 % (Howard L. Hartman, Jan
M. Mutmansky, Raja V. Ramani,Y. J. Wang, “Mine Ventilation and
Air Conditioning’’, 1997, halaman 31).
Kekurangnan oksigen dalam udara yangdigunakan bagi
pernafasan akan berpengaruh terhadap keadaan fisiologi manusia,
seperti diperlihatkan pada tabel berikut.
Tabel 3. Pengaruh Kekurangan OksigenKandungan O2 di Udara Pengaruh
17%
15%
13%9%7%6%
Laju pernafasan meningkat (ekuivalen dengan ketinggian 1600 m)
Terasa pusing,suara mendesing dalam telinga dan jantung berdetak cepat
Kehilangan Kesadaran Pucat dan jatuh pingsan Sangat membahayakan kehidupan Kejang kejang dan kematian
Sumber: Materi peranginan (ventilasi) tambang
2) Gas-Gas Pengotor
a) Karbon Monoksida (CO)
Karbonmonoksida merupakan gas beracun yang sangat
mematikan karena sifatnya yang kumulatif, Misalnya gas CO
padakandungan 0,04 % dalam udara apabila terhirup selama satu
jam baru memberikan sedikit perasaan tidak enak, namun dalam
waktu 2 jam dapat menyebabkan rasa pusing dan setelah 3 jam
akan menyebabkan pingsan/tidak sadarkan diri dan pada waktu
lewat 5 jam dapat menyebabkan kematian.
b) Karbondioksida (CO2)
Gas ini tidak berwarna dan tidak berbau dan tidak
mendukung nyala api dan bukan gas racun. Dalam udara normal
kandungan CO2 adalah 0,03 %. Gas ini bersumber dari hasil
pembakaran, hasil peledakan atau dari lapisan batuan dan dari
hasil pernafasan manusia.
Pada kandungan CO2 = 0,5% laju pernafasan manusia
mulai meningkat. Pada kandungan CO2 = 3% laju pernafasan
menjadi dua kali lipat dari keadaan normal. Pada kandungan
CO2 = 5% laju pernafasan meningkat tiga kali lipat dan pada
kandungan CO2 = 10% manusia hanya dapat bertahan beberapa
menit.
c) Methan (CH4)
Gas methan merupaka gas yang selalu berada dalam
tambang batubara dan sering merupakan sumber dari satu ledakan
tambang. Apabila kandungan methan dalam udara tambang
bawah tanah mencapai 1% maka seluruh hubungan mesin listrik
harus dimatikan.
Menurut Kepmen 555, pengukuran gas methan harus
dilakukan sekurang kurangnya pada :
Masing-masing pada permuka kerja dari setiap lokasi
penggalian.
Setiap penggalian lubang maju.
Pada percabangan jalan aliran udara tempat keluar udara kotor
dari lokasi kerja.
Tempat yang jaraknya kurang dari 30 sentimeter kearah
ambrukan atau bekas penggalian atau pada dinding penyangga
alami dijalur jalan udara kotor.
Tempat tertentu sepanjang jalan yang diperkirakan
terakumulasi gas metana.
Pada pipa monitor gas yang dipasang pada daerah yang telah
ditutup kedap.
Menurut penelitian yang memplotkan jumlah pancaran
methan dan kedalaman tambang rata rata untuk tambang
batubara bawah tanah 8 negara penghasil utama batubara, yaitu
Amerika Serikat, Australia, Inggris, Jerman, Polandia, RRC,
Cekoslovakia, dan bekas Uni Soviet maka pancara gas methan
dapat diketahui dari perhitungan menggunakan persamaan
berikut (Materi Ventilasi Tambang, Balai Diklat TBT, 2002,
halaman 35) :
Y = 4,1 + 0,023X
Dimana, Y = Jumlah pancaran methan (m3/t)
X = Kedalaman penambangan rata rata (m)
d) Hidrogen Sulfida (H2S)
Gas ini tidak berwarna, merupakan gas racun dan dapat
meledak, merupakan hasil dekomposisi dari senyawa belerang.
Gas H2S mempunyai bau yang sangat jelas, namun kepekaan
terhadap bau ini akan dapat rusak akibat reaksi gas H2S terhadap
gas penciuman. Pada kandungan H2S = 0,01% untuk selama
waktu 15 menit, maka kepekaan manusia akan bau ini sudah akan
hilang.
e) Sulfur Dioksida (SO2)
Gas ini tidak berwarna dan tidak bisa terbakar. Merupakan
gas racun yang terjadi apabila ada senyawa belerang yang terbakar.
f) Nitrogen Oksida (NOx)
Gas ini sebenarnya merupakan gas yang inert, namun pada
keadaan tertentu dapat terosidasi dan dapat menghasilkan gas yang
sangat beracun. Terbentuknya dalam tambang bawah tanah sebagai
hasil peledakan dan gas buang dari motor bakar. Harga ambang
batasnya ditetapkan 5 ppm, baik untuk waktu terendah maupun
untuk waktu 8 jam kerja.
d. Pengendalian Gas Gas Tambang
Beberapa cara pengendalian yang dapat dilakukan terhadap
pengotor gas pada tambang bawah tanah (Howard L. Hartman, Jan M.
Mutmansky, Raja V. Ramani,Y. J. Wang, Mine Ventilation and Air
Conditioning,1997, halaman 8), yaitu :
1) Pencegahan (Preventation)
2) Pemindahan (removal)
3) Absorpsi (Absorption)
4) Isolasi (Isolation)
5) Pelarutan (Dilution)
Jumlah udara segar yang diperlukan untuk mengencerkan suatu
masukan gas sampai nilai MAC dapat ditentukan dengan persamaan
berikut (Howard L. Hartman,Jan M. Mutmansky,Raja V. Ramani,Y. J.
Wang, Mine Ventilation and Air Conditioning) :
Q = (Qg / (MAC) – B ) – Qg
Dimana : Qg = masukan gas pengotor
B = Konsentrasi gas dalam udara normal
2. Pengukuran Udara Tambang
Pada sistem ventilasi tambang peralatan ventilasi merupakan suatu
hal yang sangat penting. Dengan semua jenis dari mesin penggerak yang
merupakan suatu rangakaian komponen alat yang berfungsi untuk
menekan secara memompa udara yang segar dan baik supaya mengalir
pada lubang bawah tanah. Pada dasarnya peralatan ventilasi tambang
meliputi fan, kompresor, anemometer, duct,manometer, pitot tube, sling
psychrometer, regulator dan yang lainnya yang mendukung pada sistem
ventilasi.
a. Kecepatan Angin
Untuk mengukur kecepatan angin di dalam pit bawah tanah
biasanya menggunakan anemometer. Ini adalah kincir angin yang
sangat ringan dan gesekannya kecil, dimana baling-balingnya terbuat
dari pelat aluminium dan membentuk sudut 42-44o terhadap arah poros.
Untuk mengukur kecepatan angin, alat ini diletakkan di dalam aliran
udara untuk memutar baling-baling, dimana kecepatan angin atau jarak
tempuh aliran udara per satuan waktu dapat diperoleh dari jumlah
putaran dalam waktu tertentu. Daerah kemampuan ukurnya adalah 0,5-
10 m/s. Bentuk dari Anemometer sendiri dapat dilihat pada gambar
berikut :
Sumber : Dokumentasi PenulisGambar 2. Anemometer Traversing dan Anemometer Digital
b. Jumlah Angin
Jumlah angin adalah perkalian kecepatan angin rata-rata dan
luas penampang. Pada umumnya, kecepatan angin terbesar terjadi di
sekitar pusat penampang terowongan. Oleh karena itu, apabila
mengukur kecepatan angin dengan anemometer, maka anemometer
digerakkan sepanjang penampang dengan kecepatan konstan untuk
mengukur kecepatan angin rata-rata. Kemudian nilai tersebut dikalikan
dengan luas penampang terowongan yang diukur untuk menghitung
jumlah angin. Untuk mengukur banyaknya udara yang lewat pada suatu
pengukur per menit dapat dihitung dengan rumus :
Q = V . A
Dimana :
Q = Jumlah udara dalam (m3/menit)
V = Kecepatan udara (m/menit)
A = Luas penampang (m2)
c. Penurunan Tekanan
Melakukan pengukuran penurunan tekanan yang terjadi karena
mengalirnya udara di dalam lorong angin adalah hal yang sangat
penting. Apabila pada 2 titik pengukuran di dalam lorong angin
diletakkan tabung tekanan statis Pitot dan di tengah-tengahnya
diletakkan tabung U, kemudian dihubungkan dengan pipa (misalnya
pipa karet), maka perbedaan tekanan yang tampak pada tabung U
adalah penurunan tekanan. Apabila 2 titik yang hendak diukur
penurunan tekanannya berjarak jauh, selang jarak tersebut dibagi
menjadi beberapa bagian, kemudian penurunan tekanannya diukur dan
nilai penjumlahan untuk selang 2 titik tersebut boleh dianggap sebagai
penurunan tekanan. Pada waktu melakukan pengukuran mulai dari
mulut pit udara masuk kemudian.
3. Pengendalian Kuantitas Udara Tambang
a. Penentuan Kuantitas Udara Tambang
Kuantitas udara tambang dapat ditentukan dari persamaan
persamaan berikut :
1) Berdasarkan kandungan oksigen yang diizinkan di udara tambang.
Kuantitas udara ditentukan dengan persamaan :
a.Q – b = c.Q (Hartman, 1982)
keterangan :
a = persentasi oksigen pada udara bebas ( 20-21 %)
b = jumlah udara yang dibutuhkan oleh setiap orang untuk bernafas
c = Kadar oksigen minimum yang diizinkan pada udara tambang
(19,5 %).
Q = Jumlah udara yang dialirkan untuk 1 orang pekerja (cfm)
2) Berdasarkan kandungan karbondioksida maksimum yang diizinkan.
kuantitas udara ditentukan dengan persamaan :
d.Q – e = f.Q (Hartman, 1982)
keterangan :
d = persentasi CO2 pada udara normal
e = jumlah CO2 hasil pernafasan, merupakan jumlah O2 yang
dibutuhkan dikali dengan angka pernafasan.
f = persentasi kandungan CO2 maksimum yang diizinkan pada udara
tambang.
Q = jumlah udara yang harus dialirkan untuk 1 orang pekerja (cfm).
3) Berdasarkan fungsinya untuk mengencerkan gas yang berbahaya di
dalam tambang.
Kuantitas udara dapat dihitung dari persamaan :
Q = Qg
NAB−B – Qg (Hartman, 1982)
Keterangan :
Qg = kuantitas gas yang diencerkan, m3/detik
NAB = Nilai ambang batas gas tambang.
B = Konsentrasi gas tersebut dalam udara bebas.
4) Berdasarkan peraturan K3 Pertambangan, untuk tambang yang
mengandung gas, kuantitas udara minimum yang diperlukan untuk
pernafasan manusia sebesar 0,1 m3/dtk.
5) Berdasarkan peraturan K3 Pertambangan, untuk setiap tenaga kuda
apabila mesin dihidupkan, kuantitas udara yang diperlukan yaitu
sebesar 3 m3/menit.
b. Evaluasi Kuantitas Udara Pada Sistem Ventilasi
1) Perhitungan Kuantitas Udara Pada Jalur Udara
Langkah langkah yang dilakukan dalam perhitungan kuantitas
udara ini antara lain :
a) Pengukuran kecepatan aliran udara
Dalam mengukur kecepatan angin di jalur udara atau
terowongan dan pipa udara digunakan alat anemometer
manual,anemometer digital dan stopwatch sebagai alat
pengukur waktu. Alat anemometer digital ini menggunakan
satuan m/detik.
Dengan menggunakan alat anemometer manual metode
pengukuran yang digunakan adalah metode continius
traversing, dilakukan dengan cara memindahkan atau
menggeser anemometer pada kecepatan konstan
0,2 – 0,3 m/detik dengan posisi anemometer selalu tegak lurus
sumbu aliran udara. Teknik pelaksanaan traversing ini adalah:
Pertama sambungkan anemometer dengan tongkat,
kemudian pegang tongkat pada ujungnya dan arahkan
anemometer tegak lurus aliran udara.
Stopwatch harus mulai menghitung waktu bersamaan
dengan saat awal jarum anemometer bergerak dari nol.
Gerakkan anemometer dengan kecepatan konstan 0,2 – 0,3
m/detik, tapi di lapangan ini diabaikan. Pengukuran dimulai
dari sisi lubang dan diakhiri pada sisi lainnya dengan
gerakkan bergelombang naik turun dari dasar lubang hingga
atap lubang dari sisi ke sisi lainnya.
Setelah mencapai titik akhir pengukuran, secara bersamaan
stopwatch dan anemometer dimatikan.
Kecepatan aliran dapat dihitung dengan membagi hasil
bacaan dari anemometer (m) dengan waktu yang diperlukan
selama satu kali pengukuran.
Pengukuran menggunakan anemometer digital dapat
dilakukan dengan cara alat diletakkan pada titik titik perwakilan
pada suatu penampang (menghadap aliran udara), kemudian
tunggu beberapa saat sampai angka yang terbaca pada alat
konstan, setelah konstan catat dan itulah kecepatan udara pada
titik tersebut.
b) Pengukuran luas jalur udara
Luas jalur udara ditentukan dari pengurangan luas
terowongan dengan luas penghalang yang ada seperti belt
conveyor dan pipa udara.
c) Perhitungan kuantitas udara
Kuantitas dihitung berdasarkan hasil kali antara
kecepatan aliran udara dengan luas penampang yang
dilawatinya.
Q = V x A
Keterangan :
Q = Kuantitas udara, m2/detik
V = Kecepatan aliran udara tambang, m/detik
A = Luas penampang jalan udara tambang, m2
Perhitungan kuantitas udara di permuka kerja yaitu
berdasarkan kepada :
(1) Berdasarkan kebutuhan udara minimal untuk pernafasan
pekerja di front kerja.
Jika kebutuhan minimum untuk pernafasan sebesar 0,01
m3/detik/orang maka :
Q = jumlah gilir orang/gilir x m3/detik/orang
Q = m3/detik/gilir.
(2) Berdasarkan kebutuhan minimum untuk mengencer gas.
Langkah langkah yang dilakukan dalam perhitungan ini
yaitu :
Berdasarkan jumlah produksi pergilir, yaitu :
P = m2 x m/gilir x ton/m3 = ton/gilir.
Keterangan :
P = Hasil kali antara luas penampang jalur udara,
kemajuan produksi rata rata pergilir, dan berat jenis
batubara (1,30 ton/m3).
Berdasarkan emisi gas methan, yaitu :
Qg = ton/gilir x m3/ton x 1/waktu efektif jam kerja
pergilir.
Qg = m3/detik
Maka kuantitas udara untuk mendilusi gas methan
adalah:
Q udara = Q gas
NAB−Bgas - Qgas (Hertman, 1982)
Keterangan :
Qudara = Kuantitas udara yang dibutuhkan, m3/detik.
Q gas = kuantitas emisi gas yang diperkirakan, m3/detik.
NAB = Nilai ambang batas (gas methan 1%)
Bgas = kandungan gas pada intake air (%)
(3) Berdasarkan jumlah tenaga kuda (Horse Power) peralatan
yang beroperasi.
Berdasarkan peraturan K3 Pertambangan, untuk setiap
tenaga kuda apabila mesin dihidupkan, kuantitas udara yang
diperlukan yaitu sebesar 3 m3/menit.
2) Dasar evaluasi terhadap kebutuhan udara di permuka kerja dan
tingkat effisiensi kerja para pekerja.
Hal hal yang menjadi dasar dalam perhitungan tersebut adalah :
a) Kebutuhan udara untuk pernafasan setiap orang pada saat bekerja
sebesar 0,1 m3/detik/orang.
b) Dari emisi gas methan yang mungkin dihasilkan menurut Brithis
Mining Consultan Limited (dikutip dari Tugas Akhir Maireni
Safitri,2007, halaman 91) adalah 0,025 m3/ton batubara untuk
lapisan B dan 0,05 m3/ton batubara untuk lapisan C. Dari emisi
gas mehan yang mungkin timbul sesuai dengan jumlah produksi
dapat dihitung kuantitas udara yang dibutuhkan untuk mencairkan
methan dengan batas maksimum kandungan gas methan sebesar
1%.
c) Kuantitas udara minimum yang harus tersedia berdasarkan
MSHA (dikutip dari Tugas Akhir Maireni Safitri,2007,
halaman 92) pada persimpangan jalan atau jalan utama sebesar
4,2 m3/detik dan untuk di face kuantitas udara minimum adalah
sebesar 1,4 m3detik.
d) Kecepatan aliran udara minimum di permukaan kerja longwall
sebesar 0,75-2,0 m/detik.
e) Untuk kandungan gas gas berbahaya di dalam tambang harus di
bawah nilai ambang batas, serta kandungan debu maksimum di
udara tambang tergantung pada tempat kerjanya.
f) Temperatur efektif yang diizinkan sebesar 21 0C – 32 0C
sedangkan kelembaban relatif yang diizinkan antara 65-95%.
g) Tidak diizinkan adanya resirkulasi pada sistem ventilasi bantu
(auxilary ventilation).
c. Tahanan Ventilasi
1) Koefisien Gesek
Koefisien gesek berbeda menurut metode penyanggaan
terowongan. Berikut adalah koefisien gesek (Friction Factor) untuk
tiap jenis saluran (W.L.LE ROUX 1979).
Tabel 4. Koefisien Gesek Tiap Jenis Saluran (Ns2/m4)
Airway KVentilation Piping 0,003Concrete line empty shaft 0,004Straight rock tunnel 0,01Concrete lined shaft with streamline buntons 0,025Concrete lined shaft with R.S.J buntons 0,05Heavily timbered rectangular shaft 0,08
Sumber: Mine Ventilation Notes for Beginners
Sedangkan nilai friction factor (K) untuk beberapa jenis duct saluran
udara ventilasi menurut McPherson 1993 yaitu sebagai berikut :
Ventilation Ducting Friction Factor (K)Coolapsible fabric ducting ( forcing system only ) 0,0037Flexible ducting with fully stretchet spiral spring reinforcemen
0,011
Fibreglass 0,0024Spiral – wound galvanized steel 0,0021
Sumber :McPherson 1993
2) Tahanan Belokan
Tahanan ventilasi meningkat drastis di belokan terowongan,
di tempat yang menyempit, serta di tempat terjadinya tabrakan aliran
udara.tahanan yang timbul di belokan disebabkan oleh kerugian
energi akibat aliran udara yang berlebih.
Sumber : Materi peranginan (ventilasi) tambangGambar 3. Gesekan Pada Bagian Belokan Terowongan
3) Rumus Perhitungan Tahanan Ventilasi
h = K u .L
a v2= K
u .L .Q 2a 3
h = tekanan ventilasi (mm air)
K = koefisien gesek terowongan
u = panjang keliling penampang terowongan
L = panjang terowongan (m)
a = luas penampang terowongan (m2)
v = kecepatan angin (m/s)
4) Rumus Umum Atkinson
P = K . C . L .Q 2
A 3 x
w1,2
Jika density udara pada kondisi normal maka :
P = K . C . L .Q 2
A 3
P = penurunan tekanan akibat gesekan (mm air)
L = panjang terowongan (m) L = L + Le
c = panjang keliling penampang terowongan (m)
Q = jumlah udara (m3/detik)
a = luas penampang terowongan (m2)
w = density udara (kg/m3)
K = koefisien tahanan gesek terowongan
4. Software Kazemaru
merupakan salah satu software yang digunakan untuk mensimulasikan
sistem jaringan ventilasi udara yang menggunakan Nodal Potensial
Method Metode ini menghitung pressure pada titik-titik (nodes) di dalam
suatu jaringan, dengan initial value untuk pressure masing-masing nodes,
dan kuantitas dari masing-masing jalur udara ditentukan sembarang (dua
variabel tersebut tidak diketahui) dengan memasukkan input berupa
resistance sebagai karakteristik dari jalur udara, panjang dan luas jalur
udara. Kemudian pressure akan dikoreksi terus-menerus sampai
mendapatkan ketelitian yang dibutuhkan. Untuk mengecek ketelitian
perhitungan dari simulasi ini , ”Node Flow Error” harus sama dengan
jumlah aliran dari/menuju titik (node) yang dihitung, kemudian ”Average
Node Flow Error” sama dengan rata-rata dari nilai absolut dari ”Node
Flow Error” yang dihitung.
Nilai dari”Average Node Flow Error” harusnya mendekati nilai 0, tetapi
apabila nilainya antara 0.5-1 m3/min sudah cukup baik. Jika nilainya ini
berada pada batas tersebut maka inilah yang disebut converges
calculation . Perhitungan diatas tadi di sebut proses perhitungan dari
tekanan yang kemudian aliran udara akan dhitung menggunakan nilai
dari tekanan. Penerapan NodalPotensial Method ini diterapkan sebagai
alternatif pendekatan lain untuk menganalisa suatu jaringan ventilasi.
Output dari perangkat lunak ini berupa nilai debit dan tekanan udara.
a. Penggunaan Kazemaru
Dalam pembuatan simulasi jaringan ventilasi menggunakan
perangkat lunak Kazemaru ini diperlukan beberapa input data berupa
nilai resistansi udara, panjang jalur udara antara node ke node, luas
jalur udara dan data dari fan. Gambar 4 menunjukan bentuk program
dari Kazemaru
Gambar 4. Bentuk program dari Kazemaru
Untuk memulai dalam pemakaian program ini diperlukan beberapa
langkah diantaranya yaitu :
1). Untuk mengawali buat node baru dengan menekan tombol new
node dan tekan pada layar program sehingga akan muncul
seperti pada Gambar 5. Kemudian dimasukkan bilangan dari
node dan elevasi node tersebut. Untuk node yang berhubungan
dengan udara luar kita pilih tombol permukaan sedangkan untuk
node-node selanjutnya kita pilih yang bawah tanah begitu juga
seterusnya sampai membuat suatu jaringan. Begitu juga apabila
ingin mengganti ataupun menghapus node cukup menekan
tombol chn node dan del node.
Gambar 5. Pembuatan Node
2). Menghubungkan antara node satu dengan node selanjutnya
dengan menekan tombol new rode (Gambar 6), kemudian
memasukaan input data berupa nilai resistansi, panjang antar
node, luas jalur udara begitu juga seterusnya sampai ke node
terakhir. Apabila ingin mengganti ataupun menghapus cukup
menekan tombol chn rode dan del rode.
Gambar 6. Memasukkan input data jaringan
3). Untuk memasukkan fan cukup dengan menekan tombol new fan
(Gambar 7) kemudian dimasukkan aliran udara dari fan,
jumlahnya dan tekanan itu sendiri. Untuk mengganti ataupun
menghapus cukup menekan tombol chn fan dan del fan.
Gambar 7. Input data fan
4). Untuk melakukan analisis dari sebuah jaringan cukup menekan
tombol <Analysis><airflow><standard analysis> (Gambar 8).
Gambar 8. Analisis program
Untuk memasukkan parameter parameternya dengan
memasukan nilainya seperti pada Gambar 9.
Gambar 9. Parameter jaringan
5). Setelah melakukan analisis maka outputnya berupa debit dan
tekanan udara di tiap node.
Gambar 10. Contoh model jaringan ventilasi
H. METODOLOGI PENELITIAN
Di dalam melaksanakan penelitian ini, penulis menggabungkan antara
teori dengan data-data lapangan, sehingga dari keduanya diperoleh
pendekatan penyelesaian masalah.
Penelitian ini merupakan penelitian terapan, yaitu penelitian yang
mempunyai alasan praktis yaitu keinginan untuk mengetahui yang bertujuan
untuk dapat melakukan sesuatu yang lebih baik, efektif dan efisien.
Adapun urutan pekerjaan penelitian yaitu:
1. Studi literatur
Studi literatur dilakukan dengan mencari bahan-bahan pustaka yang
menunjang yang diperoleh dari:
a. Instansi terkait
b. Perpustakaan dan brosur-brosur
c. Peta, grafik, tabel-tabel dan spesifikasi alat
2. Penelitian langsung di lapangan
Dilakukan dengan melakukan peninjauan lapangan untuk melakukan
pengamatan langsung terhadap topografi daerah dan data-data penunjang
lainnya.
3. Pengambilan data
Data yang diambil harus akurat dan relevan dengan permasalahan yang
ada. Cara pengambilan data dilakukan dengan pengamatan langsung di
lapangan dan juga data-data yang diambil dari literatur yang berhubungan
dengan permasalahan yang ada.
4. Pengolahan data
Dilakukan dengan melakukan beberapa perhitungan dan penggambaran,
selanjutnya disajikan dalam bentuk tabel, grafik atau rangkaian
perhitungan pada penyelesaian dalam suatu proses tertentu.
5. Analisis hasil pengolahan data
Dilakukan dengan tujuan untuk untuk memperoleh kesimpulan sementara.
Selanjutnya kesimpulan sementara ini akan diolah lebih lanjut pada bagian
pembahasan.
6. Kesimpulan
Diperoleh setelah dilakukan korelasi antara hasil pengolahan dengan
permasalahan yang diteliti. Kesimpulan ini merupakan hasil akhir dari
semua masalah yang dibahas.
I. SISTEMATIKA PENULISAN
Adapun sistematika penulisan dari tugas akhir ini adalah:
BAB I PENDAHULUAN
Bagian ini merupakan pengenalan dari tugas akhir ini, yang berisikan
latar belakang, identifikasi masalah, batasan masalah, perumusan masalah,
tujuan penelitian dan manfaat penelitian,sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Bab ini berisikan teori – teori yang relevan dengan isi tulisan yang
nantinya akan membantu dalam pengolahan data dan analisis data.
BAB III METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini merupakan langkah-langkah yang dilakukan
dalam menyelesaikan penelitian ini.
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Melakukan pengumpulan dan pengolahan data yang terdiri dari data
primer dan data sekunder. Data yang dikumpulkan adalah data yang
berkenaan dengan perumusan masalah. Data ini nantinya digunakan dalam
melakukan perhitungan dan pengolahan data untuk mencapai tujuan
penelitian.
BAB V HASIL PENGOLAHAN DATA
Bab ini membahas analisa terhadap hasil yang diperoleh dari
pengolahan data, sehingga dari pengolahan data dapat dicapai pemecahan
masalah.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bagian ini merupakan bagian terakhir dari penulisan tugas akhir yang
memuat kesimpulan yang diambil setelah melakukan pengumpulan dan
pengolahan data. Juga diusulkan saran yang mungkin bermanfaat sesuai
dengan tujuan penelitian.
J. JADWAL PELAKSANAAN
Rencana jadwal pelaksanaan kegiatan dalam penyusunan skripsi ini
dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 3. Rencana Kegiatan
K. DIAGRAM ALIR
“PERENCANAAN VENTILASI TAMBANG BAWAH TANAH
MENGGUNAKAN SOFTWARE KAZEMARU DI PT.TAHITI COAL”
SURVEY LAPANGAN
Pengambilan data primer di lapangan:
(Dimensi lorong tambang, Velocity, tekanan, kelembapan
dan temperatur udara)
Studi literature dan Pengambilan data sekunder
( layout tambang bawah tanah, data jam kerja dan karyawan,
bentuk penampang lubang
Input data ke program (Kazemaru)
Model jaringan ventilasi( Kazemaru)
Hasil, kesimpulan dan saran
L. DAFTAR PUSTAKA
Ari Febrianda Bafnis. 2010. “Analisis Sistem Ventilasi Tambang untuk Kebutuhan Operasional Penambangan Pada Tambang Bawah Tanah Ombilin 1 (Sawahluwung) PT. Bukit Asam – UPO”, Tugas Akhir. Padang : Universitas Negeri Padang
Heriadi, Bambang. (2013), “Panduan Tugas Akhir”, Jurusan Teknik Pertambangan, Universitas Negeri Padang
Heriyadi, Bambang. 2002. “Peranginan (Ventilasi Tambang)”, Balai Pendidikan dan Pelatihan Tambang Bawah Tanah
Niko Ahmad Yunadi. 2008. “Pengukuran Resistansi pada Saluran Udara dan Analisis Jaringan Sistem Ventilasi Tambang Ciurug Ubpe Pongkor, PT. Aneka Tambang tbk Menggunakan Perangkat Lunak Kazemaru”, Tugas Akhir. Bandung : Institut Teknologi Bandung
Widodo, Nurhindro Priagung. 2014. “Mine Ventilation-Introduction”, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan : Institut Teknologi Bandung
Widodo, Nurhindro Priagung. 2014. “Mine Gases”, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan : Institut Teknologi Bandung
Widodo, Nurhindro Priagung. 2014. “Mine Ventilation Network Analysis”, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan : Institut Teknologi Bandung
Widodo, Nurhindro Priagung. 2014. “Mine Fan General”, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan : Institut Teknologi Bandung
Top Related